Zadanie Badawcze 1 OPRACOWANIE ZAAWANSOWANYCH PROCESÓW OBRÓBKI HSM TRUDNOOBRABIALNYCH STOPÓW LOTNICZYCH. Partnerzy:

Transkrypt

1 II Konferencja Projektu Kluczowego Zadanie Badawcze 1 OPRACOWANIE ZAAWANSOWANYCH PROCESÓW OBRÓBKI HSM TRUDNOOBRABIALNYCH STOPÓW LOTNICZYCH Partnerzy: Politechnika Lubelska Politechnika Łódzka Politechnika Rzeszowska Politechnika Warszawska Lider merytoryczny : Prof. dr hab. inż. Bogdan Kruszyński

2 II Konferencja Projektu Kluczowego 1.1 Inteligentny system szlifowania trudnoobrabialnych stopów lotniczych Celem zadania jest opracowanie systemu szlifowania, który zapewni właściwy przebieg procesu obróbki na szlifierce sterowanej numerycznie, z zachowaniem wymagań odnośnie stanu warstwy wierzchniej i dokładności wymiarowo-kształtowej przy równoczesnym zapewnieniu wysokiej wydajności obróbki. Zadanie jest realizowane w Instytucie Obrabiarek i Technologii Budowy Maszyn Politechniki Łódzkiej Koordynator z ramienia PŁ prof. Bogdan Kruszyński

3 II Konferencja Projektu Kluczowego 1.2 Wieloosiowe szlifowanie numeryczne złożonych powierzchni elementów silników lotniczych Celem zadania jest opracowanie technologii szlifowania tego typu powierzchni z wykorzystaniem sterowania numerycznego. Zadanie jest realizowane w Politechnice Rzeszowskiej Koordynator z ramienia PRz prof. Jan Burek Rozpoczęcie realizacji zadania przesunięto na 2010

4 1.3 Obróbka HSM nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych stosowanych w lotnictwie Celem zadania jest opracowanie wydajnej metody skrawania nowoczesnych materiałów stosowanych w lotnictwie z wykorzystaniem obróbki HSM, która umożliwi obniżenie kosztów lub skrócenie czasu operacji, oraz wyeliminowanie lub zmniejszenie drgań samowzbudnych dzięki zastosowaniu elementów aktywnych Zadanie jest realizowane w Katedrze Mechaniki Stosowanej Politechniki Lubelskiej oraz w Instytucie Technik Wytwarzania Politechniki Warszawskiej Koordynator z ramienia PL prof. Jerzy Warmiński Koordynator z ramienia PW prof. Krzysztof Jemielniak II Konferencja Projektu Kluczowego

5 Przeprowadzano okresowe konsultacje merytoryczne i administracyjne w Warszawie, w Lublinie i w Łodzi w których brali udział liderzy merytoryczni i partnerzy ZB1: Profesorowie: Jan Burek, Krzysztof Jemielniak, Bogdan Kruszyński, Józef Kuczmaszewski, Jerzy Warmiński oraz wykonawcy, pracownicy pomocniczy i administracyjni Uaktualniono plan finansowy zmieniony w wyniku przesunięć finansowych w ramach poszczególnych zadań jaki pomiędzy zadaniami badawczymi Ustalono przesunięcie terminu rozpoczęcia prac w zadaniu ZB1.2 na 2010 rok Omówiono stan zaawansowania prac w poszczególnych zadaniach badawczych Omówiono plany działań merytorycznych na rok 2009 Omówiono plan spotkań i seminariów naukowych w ramach trzech zadań badawczych odbyło się w Warszawie seminarium naukowe z udziałem Wykonawców ZB1, ZB2, ZB5, na którym wygłoszono 5 referatów na temat aktualnie prowadzonych badań. ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński II Konferencja Projektu Kluczowego

6 Korekta planu finansowego ustalona na spotkaniu liderów merytorycznych i partnerów ZB1,ZB2 i ZB5 w dniu PŁ PL PRz PW RAZEM Honoraria pracownicy naukowi pracownicy techniczni Materiały Zakup wyposażenia laboratoryjnego Usługi badawcze Delegacje, szkolenia, konferencje Wydatki pozostałe (w tym koszty ogólne PRz) Suma ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński II Konferencja Projektu Kluczowego

7 ZB 1.1 Inteligentny system szlifowania trudnoobrabialnych stopów lotniczych ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński II Konferencja Projektu Kluczowego

8 Zadania rozliczone środkami finansowymi 2008 roku ZB1.1.1 Budowa stanowiska badawczego ( ) Opracowanie koncepcji modernizacji stanowiska badawczego Wykonano prace koncepcyjne dotyczące przebudowy istniejącego stanowiska badawczego przy uwzględnieniu dodatkowego oprzyrządowania pomiarowego którego zakupy planowane są w ramach Projektu. Są to: czujnik drgań, czujnik emisji akustycznej, trzyosiowy czujnik siły, czujnik pomiaru położenia kątowego, oprzyrządowanie do aktywnej kontroli wymiaru i kształtu przedmiotu. Przeprowadzono konsultacje z producentami szlifierek i wytwórcami sprzętu pomiarowego w zakresie różnych koncepcji modernizacji stanowiska. Określono wymagania dotyczące sprzętu pomiarowego kupowanego w ramach projektu. Zakończenie zadania przewiduje się na pierwsze półrocze Opóźnienie wynika z konieczności dofinansowania stanowiska z innego projektu ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński II Konferencja Projektu Kluczowego

9 Zadania rozliczone środkami finansowymi 2008 roku ZB1.1.2 Badanie procesów szlifowania ( ) Opracowano plan badań teoretycznych i eksperymentalnych procesu szlifowania materiałów trudnoobrabialnych pod kątem zbierania danych do budowy modeli. Badania teoretyczne obejmować będą m.innymi: analizę literatury w zakresie badań procesów szlifowania stopów trudnoobrabialnych ze szczególnym uwzględnieniem związków między warunkami szlifowania a właściwościami eksploatacyjnymi warstwy wierzchniej po szlifowaniu, analizę metod modelowania zjawisk procesu szlifowania z uwzględnieniem specyfiki materiałów trudnoobrabialnych, poszukiwanie metod optymalizacji i tworzenia baz wiedzy najbardziej efektywnych w budowie inteligentnych systemów obróbkowych, analizę metod monitorowania procesu szlifowania i przetwarzania sygnałów pomiarowych oraz metod sterowania tym procesem. ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński II Konferencja Projektu Kluczowego

10 Zadania rozliczone środkami finansowymi 2008 roku ZB1.1.2 Badanie procesów szlifowania ( ) CD. Ponieważ zjawiska składające się na całość procesu szlifowania są bardzo złożone, w systemach inteligentnego nadzorowania tych procesów znajdują zastosowanie prawie wyłącznie modele empiryczne. Wynika z tego potrzeba przeprowadzenia szeregu badań doświadczalnych. Realizacja badań odbędzie się w trzech etapach: Etap pierwszy - wstępne sondaże i badania mające na celu ustalenie rodzajów materiałów obrabianych, kształtu i wymiaru szlifowanych wałków, wyboru typów ściernic, rodzaju obciągacza oraz parametrów obciągania ściernicy, zakresu zmian parametrów nastawnych oraz rodzajów chłodziwa. Przeprowadzono rozmowy z partnerami przemysłowymi WSK Rzeszów i WSK Kalisz i wytypowano przedmioty i materiały obrabiane do badań doświadczalnych Etap drugi - badania wstępne mające na celu ustalenie cykli szlifowania wgłębnego i wzdłużnego oraz wartości zmiennych czynników wejściowych procesu stosowanych podczas badań zasadniczych. Badania w trakcie realizacji na obecnym stanowisku badawczym. Etap trzeci - badania zasadnicze, których zadaniem jest poznanie podstawowych praw rządzących procesem szlifowania kłowego wałków z trudnoobrabialnych materiałów lotniczych. Głównym celem tych badań jest poznanie zależności wiążących wielkości nastawne procesu z wybranymi wielkościami wyjściowymi charakteryzującymi przebieg procesu szlifowania oraz ze wskaźnikami jakościowymi charakteryzującymi stan przedmiotu po obróbce. ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński II Konferencja Projektu Kluczowego

11 Zadania rozliczone środkami finansowymi 2009 roku (okres realizacji II połowa 2009 roku) ZB1.1.2 Badanie procesów szlifowania (okres realizacji ) Wykonano badania procesu szlifowania na istniejącym stanowisku badawczym w zakresie pomiarów sił szlifowania i emisji akustycznej. Mierzono również dokładność wykonania i jakość powierzchni obrobionej. Zarejestrowane sygnały zostały wykorzystane do oceny przydatności różnych metod ich analizy (p. ZB1.1.3) ZB1.1.3 Opracowanie modeli procesu szlifowania (okres realizacji ) Poddano analizie przydatność różnych metod analizy sygnału (analiza falkowa, transformata Hilberta-Huanga, transformata Fouriera, itp.) w kontekście budowy modeli procesu szlifowania, oraz budowy układów nadzoru i sterowania. (szczegóły w sesji plakatowej) ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński II Konferencja Projektu Kluczowego

12 Przykłady współpracy z Przedsiębiorstwami DL Nawiązano współpracę z WSK PZL Kalisz i WSK PZL Rzeszów. Dokonano wyboru materiałów i przedmiotów, które zostaną wykorzystane w badaniach. Celem współpracy jest dobór ściernic i optymalizacja warunków obróbki w celu zapewnienia powtarzalnych parametrów jakościowych produkowanych elementów lotniczych ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński II Konferencja Projektu Kluczowego

13 ZB1.1 Wskaźniki pracownicy naukowi doktoranci 6 (0 kobiet) 1 (1 kobieta) Mgr inż. Małgorzata Sikora Analiza i badania właściwości hydrostatycznych łożysk poprzeczno-wzdłużnych przeznaczonych dla wrzecion obrabiarek, promotor dr hab. inż. Ryszard Przybył,prof.PŁ studenci ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński 4 (1 kobieta) Andrzej Beksiński, promotor dr inż. Paweł Lajmert Projekt stanowiska dydaktycznego do badania wymiaru i kształtu przedmiotów szlifowanych z wykorzystaniem sterownika PLC Karolina Młynarska, promotor prof. Bogdan Kruszyński Charakterystyka wiodących trendów obróbki skrawaniem na przykładzie high speed and high performance machining Jakub Świerczyński, promotor dr hab. Inż. Ryszard Wójcik Nowe sposoby chłodzenia w procesie szlifowania i ich wpływ na koszty Mariusz Podgórski, promotor dr inż. Paweł Leżański Projekt napędu stołu szlifierki do wałków Szadkowski Radosław, promotor Bogdan Kruszyński Szlifowanie materiałów i stop ów trudnoobrabialnych Rafał Kaszewski, Promotor dr hab. Inż. Ryszard Wójcik Wpływ procesu szlifowania na odkształcenia przedmiotu II Konferencja Projektu Kluczowego

14 Prace habilitacyjne (2) ZB1.1 Wskaźniki Dr inż. Paweł Leżański Automatyczny nadzór procesu szlifowania kłowego wałków Dr inż. Paweł Lajmert Inteligentny system kompensacji zakłóceń w procesie szlifowania kłowego wałków ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński II Konferencja Projektu Kluczowego

15 ZB1.1 Wskaźniki Udział w konferencjach 1 osoba XX CIRP Conference on Supervising and Diagnostics of Machining Systems, HIGH PERFORMANCE MANUFACTURING, Karpacz 16th 19th March 2009, POLAND Udział w seminariach 4 osoby Seminarium uczestników ZB1, ZB2, ZB5 Warszawa Liczba publikacji 1 Paweł Lajmert, Bogdan Kruszyński, Dariusz Wrąbel: An Intelligent Sensor Based Supervision System for Cylindrical Grinding Processes", Journal of Machine Engineering, Vol.9, No. 1, Wrocław 2009r. Dotychczasowe prace przebiegają zgodne z harmonogramem ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński II Konferencja Projektu Kluczowego

16 ZB1.1 Zadania wykonywane w 2010 Kontynuacja zadań ZB1.1.1 Budowa stanowiska badawczego ( ) (proponujemy zmianę terminu zakończenia na ) ZB1.1.2 Badanie procesów szlifowania ( ) ZB1.1.3 Opracowanie modeli procesu szlifowania ( ) ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński II Konferencja Projektu Kluczowego

17 We wrześniu 2010 odbędą się w Łodzi dwie konferencje: IV Szkoła Obróbki Skrawaniem (6-8 września) XXXIII Naukowa Szkoła Obróbki Ściernej (8-10 września) organizowane na Wydziale Mechanicznym Politechniki Łódzkiej Serdecznie zapraszam ZB1.1 Prof. Bogdan Kruszyński II Konferencja Projektu Kluczowego

18 Zadanie Badawcze ZB1.3 Obróbka HSM nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych stosowanych w lotnictwie Koordynowane przez Politechnika Lubelska, Katedra Mechaniki Stosowanej Nadbystrzycka 36, Lublin Koordynator z ramienia PL: prof. Jerzy Warmiński j.warminski@pollub.pl

19 ZB 1 Politechnika Lubelska PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO

20 Badania i wnioski Przeprowadzono badania skrawalności stopów tytanu (TI6Al4V) i niklu (Inconel 718, 713C, 617) oraz kompozytów polimerowych. TI6Al4V Inconel 617 Kompozyt Badano wpływ parametrów skrawania stosując różne metody: wykresy rekurencyjne, rekonstrukcję atraktora, falkowe widma mocy a także wykładniki Lapunova i Hursta

21 Badania i wnioski Analiza wstępnych wyników doświadczalnych pozwala przypuszczać że zastosowane metody badania sygnałów dynamicznych można z powodzeniem wykorzystywać do obróbki HSM celem diagnostyki stanu narzędzia, poszukiwania warunków stabilnej pracy i monitorowania zagrożeń wynikających ze specyfiki skrawania materiałów trudnoobrabialnych stosowanych w przemyśle lotniczym Konieczność zainstalowania centrum obróbkowego CNC do badania skrawalności nowych materiałów w celu uzyskania warunków obróbki HSM i HPC

22 Wizyty studyjne w PDL WSK "PZL-Rzeszów" SA , PZL Świdnik S.A Ultratech PZL Mielec Cele wizyt: Zdefiniowanie głównych problemów i oczekiwań wybór materiałów i elementów konstrukcyjnych do dalszych badań teoretycznych i doświadczalnych nad skrawalnością określenie zakresu prac modelowych i oczekiwanego rezultatu Zaproponowane rozwiązania postawionych problemów: Analiza wybranych elementów Metodą Elementów Skończonych Wprowadzenie inteligentnych systemów tłumienia drgań podczas obróbki skrawaniem

23 Publikacje Rusinek Rafał, Warminski Jerzy: Chatter in Cutting Processes. Journal of Machine Engineering (2009): vol.9 no. 1, p Rusinek Rafał, Warmiński Jerzy: Przegląd Metod Obróbki Stopów Tytanu Stosowanych w Przemyśle Lotniczym. Journal of Machine Engineering (2009): vol.4 no. 4, p Rusinek Rafał, Wiercigroch Marian: New Approach to Frictional Chatter in Metal Cutting Mat. konferencyjne Recent Advances in Nonlinear Mechanics The University of Nottingham Malaysia Campus, Kuala Lumpur , Malaysia Litak Grzegorz, Schubert Sven, Radons Gunter: Nonlinear Dynamics of Regenerative Cutting Process. Mat. konferencyjne 3rd International Symposium on Recurrence Plots Montreal, Canada Rusinek Rafał: Drgania w procesie skrawania stopu tytanu Mat. konferencyjne Titanium and Titanium Alloys Politechnika Lubelska, Kazimierz Dolny

24 Konferencje Konferencja Wysokowydajne Wytwarzanie, Obrabiarki a Środowisko Politechnika Wrocławska, Wrocław. Prezentowano: Przegląd Metod Obróbki Stopów Tytanu Stosowanych w Przemyśle Lotniczym Konferencja Titanium and Titanium Alloys Politechnika Lubelska, Kazimierz Dolny. Prezentowano: Vibrations in Cutting Process of Titanium Alloy Konferencja Recent Advances in Nonlinear Mechanics The University of Nottingham Malaysia Campus, Kuala Lumpur, Malaysia. Prezentowano: New Approach to Frictional Chatter in Metal Cutting XX Konferencja CIRP HIGH PERFORMANCE MANUFACTURING, Karpacz. Prezentowano: Chatter in Cutting Processes rd International Symposium on Recurrence Plots Montreal, Canada. Prezentowano: Nonlinear Dynamics of Regenerative Cutting Process

25 Prace magisterskie i doktorskie Mgr inż. Andrzej Weremczuk doktorant w Katedrze Mechaniki Stosowanej Politechniki Lubelskiej, temat pracy: Aktywna eliminacja drgań typu chatter w obróbce skrawaniem - promotor dr hab. inż. J. Warmiński. Praca przygotowana do wszczęcia przewodu doktorskiego Ciecieląg Krzysztof Badanie wybranych wskaźników skrawalności w procesie frezowania kompozytów polimerowych promotor dr inż. K. Zaleski Osiński Mateusz Badania wpływu warunków technologicznych obróbki wybranych stopów lotniczych na chropowatość powierzchni i mikrotwardość warstwy wierzchniej promotor dr inż. K. Zaleski Owsicki Paweł Pomiar sił w procesie skrawania stopów lotniczych na bazie niklu promotor dr inż. R. Rusinek

26 Prace inżynierskie Głogowski Sylwester Wpływ prędkości skrawania na siły w procesie frezowania stopu niklu Inconel 617 promotor dr inż. R. Rusinek Kawka Artur Wpływ posuwu i głębokości skrawania na siły w procesie frezowania stopu niklu Inconel 617 promotor dr inż. R. Rusinek Łojewski Adam Skrawalność stopu tytanu Ti-6Al-4v promotor dr inż. K. Zaleski

27 Stan realizacji zakupów Zakupiono materiały i narzędzia wytypowane do obróbki (przetarg rozstrzygnięty, oczekiwanie na dostawę) Przetarg na Centrum Obróbkowe, dynamometr i analizator sygnałów procedura przetargowa rozpoczęta, środki aneksowane na styczeń-luty 2010

28 Perspektywy na rok 2010 Opracowanie metodyki analizy procesu HSM za pomocą dynamicznych wskaźników oceny jakości Badania doświadczalne wpływu wybranych parametrów obróbki i geometrii narzędzia na stabilność procesu

29 INNOWACYJNA GOSPODARKA NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWPJU REGIONALNEGO Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania Zakład Automatyzacji, Obrabiarek i Obróbki Skrawaniem ZB1 Opracowanie zaawansowanych procesów obróbki HSM trudnoobrabialnych stopów lotniczych Opracowanie podstaw technologii obróbki ubytkowej nowych materiałów Optymalizacja toczenia zgrubnego Inconel 625 PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO

30 Cel i zakres badań Cel: optymalizacja toczenia zgrubnego Inconel 625 na podstawie przykładowego przedmiotu dostarczonego z przemysłu Założony efekt skrócenie obecnego czasu skrawania możliwie duża wydajność skrawania możliwie długi czas skrawania pojedynczym ostrzem Zakres badań: wykonano toczenie poprzeczne ze stałą prędkością skrawania oraz stałą prędkością obrotową, stosując szeroki zakres warunków skrawania badania wykonano czterema narzędziami firm: Seco, Iscar, Kennametal, Sandvik potencjalne miejsce wykorzystania w zakładach przemysłu lotniczego

31 Podsumowanie badań Najlepsze wyniki uzyskano dla narzędzi Kennametal i Sandvik. Są one wykonane z podobnego materiału, są wymiarowo i kształtowo podobne, zatem można stosować je zamiennie. 5 x Obecnie parametry: n=45 obr/min, f=0.2 mm/obr, a p =2.5 mm Proponowane parametry: n=224 obr/min, f=0.21 mm/obr, a p =2.5 mm

32 Plany na najbliższy rok Wykonanie kolejnych badań mających na celu rozwiązanie problemów występujących w przemyśle, związanych z optymalizacją procesu skrawania stopów lotniczych i trudnoobrabialnych

33 II Konferencja Projektu Kluczowego Zadanie Badawcze 1 OPRACOWANIE ZAAWANSOWANYCH PROCESÓW OBRÓBKI HSM TRUDNOOBRABIALNYCH STOPÓW LOTNICZYCH Dziękuję za uwagę Partnerzy: Politechnika Lubelska Politechnika Łódzka Politechnika Rzeszowska Politechnika Warszawska Lider merytoryczny : Prof. dr hab. inż. Bogdan Kruszyński